声学知识
时间:2009-04-01 阅读:909
一、 声学术语
分贝:分贝对于非专业人员来讲是zui难理解的,然而对于专业人士来讲分贝又是再
熟悉不过了。分贝(dB)是以美国发明家贝尔命名的,因为贝的单位太大
因此采用分贝,代表1/10贝
分贝的概念比较特别,它的运算不是线性比例的,而是对数比例的,例如两
个音箱分别发出60dB的声音,合在一起并不是120dB,而是63dB。如果某种
吸声材料吸收了80%的声能,声音降低了不是0.8dB也不是80dB而是 10lg(1-
0.8)=7dB。如果某种隔墙隔声量为50dB,那么透过去的声音为0.00001
频率:声的源头是振动,振动就有频率(符号f),即每秒种振动的次数,单位是赫
兹(Hz)人耳不是所有的频率的声音都能听的到,只有振动频率为20Hz(一
说16Hz)~20000 Hz的声音,人耳才能有声觉。20 Hz以下为次声,20000
Hz以上为超声,低于20 Hz和高于20000 Hz的声音人耳不会有声的感觉,人
耳zui敏感的频率在100~3150 Hz。在建筑声学中,一般把200~300 Hz或以下
的声音称为低频声,500~1000 Hz的声称为中频声,2000~4000 Hz或以上的
声称为高频声
A声级:A声级的概念会使普通人感到迷惑。声级是将各个频率的声音计权相加(不
是简单的算术相加)得到的声音大小,A声级是各个频率的声音通过A计权网
络后再相加得到的大小,A声级反映了人耳对低频和高频不敏感的听觉特性
例如,如果100Hz的声压级为80dB,在计算A声级时,将按计权减去50.5dB,
即按29.5dB来计算;而1KHz的声压级为80dB,计权值为0dB,即仍按80dB计
算。A声级的目的在于,A声级越大,则表明声音听起来越响。A声级分贝通
常计为dBA。许多与噪声有关的国家规范都是按A声级作为指标的
混响: 室内声源停止发声后,由于房间边界面或其中障碍物使声波多次反射或散射
而产生声音延续的现象。混响可以使室内的声音增加15dB,同时会降低语言
清晰度。对于音乐演奏的空间,如音乐厅、剧场等,需要混响效果使乐曲更
加舒缓而愉悦。对于语言使用的空间,如电影院、教室、礼堂、录音室等需
要减少混响使讲话更加清晰。因此,不同使用要求的房间需要不同的混响效
果
声桥:板材直接固定在龙骨上时,受声一侧板的振动会通过龙骨传到另一侧板,这
种象桥一样传递声能的现象被称为声桥。声桥越多、接触面积越大、刚性连
接越强,声桥现象越严重,隔声效果越差。在做隔声处理是,在刚性接触的
地方使用软性高阻尼材料来阻断声桥的产生
撞击声:由于撞击固体而在室内引起的一种噪声。描述撞击声传声隔声性能的指标
是撞击声压级,它不同于空气声隔声量所表达的"隔掉声音的分贝数",而是
表示在使用标准打击器(一种能够产生标准撞击能量的设备)撞击楼板时,
楼下声音的大小。撞击声压级越大表示楼板撞击声传声隔声能力越差,反之
越好。一般的认为,在楼板计权撞击声级低于65dB时,除了敲打、蹦跳外,
一般的声音都听不到,当计权撞击声级在75dB~85dB时,能够听到脚步声、
拖桌椅声、孩子跳跑感觉强烈,敲打声则更难以忍受
吸声 :声音进入多孔材料或引起可弯曲变形的板振动后,声能转化为热能的效应
吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象,吸声可以降低室内声压级描
述吸声的指标是吸声系数a,代表被吸收的声能与入射声能的比值。理论上
如果某种材料*反射声音,那么它的a=0;如果某种材料将入射声能全部
吸收,那么它的a=1。事实上,所有材料的a介于0和1之间,也就是不可能全
部反射,也不可能全部吸收
声波在空气中传播与空气质点因振动摩擦使声能转化为热能,引起的声波随
传播距离增加逐渐衰减的现象,称为空气吸收;当声波入射多孔吸声材料时
由于空气的粘滞阻力,空气与孔壁的振动摩擦,使相当一部分声能转化成热
能而被吸收,称为材料吸声。任何材料对入射声能或多或少都有一些吸声能
力,平均吸声系数超过0.4的材料才称为吸声材料。多孔吸声材料吸声频率
的特性是:中高频吸声系数较大,低频吸声系数较小
隔声:材料降低传声的能力。
建筑物受到外部声场的作用或受撞击而发生振动时,声音就会透过围护结构
传进来,这叫"传声"。由于围护结构的作用,传进来的声能总是有所减少,
作用的大小取决于围护结构的隔声性能。隔绝外部空间声场的声能,称
为"空气声隔绝";使撞击能量辐射的声能有所减少,称为"固体声或撞击声
隔绝"。这和"隔振"的概念不同,前者是指到达接受者的空气声,后者是指
接受者感受到的固体振动。采取隔振措施可减少振动源或撞击源对围护结构
(如楼板)的影响,降低撞击声本身的声级
噪声:噪声有两种意义:
① 在物理上指不规则的、间歇的或随机的声振动。② 在心理上指任何人们
不希望听到的声音。
声音的产生是物理现象,而噪声是人们对声音的一种主观感受和心理感受。
因此,凡是人们不希望听到的任何声音,即对生活、工作和学习有干扰的声
音,统称""噪声"
质量定律:对于隔墙隔声存在一个普遍的规律,即材料越重(面密度越大)隔声
效果越好。对于单层密致匀实墙,面密度每增加一倍,隔声量在理论上增加
6dB,这种规律即为质量定律
共振频率:任何隔墙都存在固有的共振频率, 当声波的频率和墙的共振频率一致
时,墙体整体产生共振,该频率的隔声量将大大下降
吻合效应:声波接触墙板后,墙板除了垂直方向的受迫振动以外,还有沿着板面
方向的受迫弯曲振动。在某个特定频率以上,受迫弯曲振动将和板固有的自
由弯曲振动发吻合,这时板就非常顺从地跟随入射声弯曲,造成声能大量地
透射到另一侧去,形成隔声量的低谷,这种现象被称作吻合效应
掩蔽效应:人耳存在掩蔽效应,当一个声音高于另一个声音10dB时,较小的声音
因掩蔽而难于被听到和理解,由于掩蔽效应,在90-100dB的环境中,即使近
距离讲话也会听不清
二、吸声与隔声的区别
吸声,对同一个空间,改变室内声场的特性。吸声的主要作用是吸收室内的混响声,对直达声不起作用,也就是说吸声可提高音质,但对降噪能力效果不好;且吸声材料是以多孔、疏散的材质,隔声则是以密质为主的;
隔声,相对两个空间的,隔声的主要作用就是隔断声音从一个空间到另一个空间,防止噪声的干扰。隔声材料材质的具体要求是:密实无孔隙、有较大的重量。
但是一般在进行降噪处理时都是吸、隔声相结合来治理,即运用隔声隔断外来的噪声及室内噪声传于外面,再用吸声调解室内的混响声
三、常见声音分贝数
人耳的听觉下限是0dB,低于15dB的环境是极为安静的环境,安静的会使人不知所措。乡村的夜晚大多是25-30dB,除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外,其他感觉一片宁静。城市的夜晚会因区域不同而有所不同。较为安静区域的室内一般在30-35dB,如果你住在繁华的闹市区或是交通干线附近,将不得不忍受40-50dB(甚至更高)的噪声。人们正常讲话的声音大约是60-70dB,大声呼喊可达100dB。人耳的听觉上限一般是120dB,超过120dB的声音会造成听觉器官的损伤,140dB的声音会使人失去听觉。高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过120dB的声音。下面是参考图表:
四、围护结构声音传播途径
声音通过围护结构的传播,按传播规律分为两种途径。一种是振动直接撞击围护结构,并使其成为声源,通过围护结构作为媒质,使振动沿着固体构件而传播,这种传播方式,一般称为固体传声或结构传声。声音在固体媒质中的传播比在空气中的传播衰减的慢,传播的远,速度也更快。另一种是空气中的声源发声后,激发周围的空气振动,以空气为媒质,形成声波,传播至构件(大部分被反射),并激发构件这一媒质的振动,使小部分声能被透射传播到另一空间去,这种传播方式一般称为空气传声
五、建筑声学中相关的国家标准
1、GB3096-93《城市区域环境噪声标准》
该标准规定了不同区域环境噪声的上限,指标如下:
类别 | 适用区域 | 白天dB(A) | 晚上dB(A) |
0 | 疗养区、宾馆和别墅区等需要特别安静的区域 | 50 | 40 |
1 | 居住、文教区域为主的区域 | 55 | 45 |
2 | 居住、商业、工业混杂区域 | 60 | 50 |
3 | 工业区 | 65 | 55 |
4 | 交通干线两侧 | 70 | 55 |
标准规定,城市区域环境噪声的测量位置在居住窗外或厂界外1米处。一般地,室外环境噪声通过打开的窗户传入室内大致比室内低10dB
2、GBJ118-88《民用建筑隔声设计规范》
该标准规定了住宅、学校建筑、旅馆建筑、医院建筑等室内噪声允许标准、分户墙空气声隔声标准、楼板撞击声隔声标准。对住宅,标准规定:
室内允许噪声级
房间名称 | 允许噪声级(A声级,dB) | ||
一级 | 二级 | 三级 | |
卧室、书房(或卧室兼起居室) | ≤40 | ≤45 | ≤50 |
起居室 | ≤45 | ≤50 |
围护结构部位 | 计权隔声量(dB) | ||
一级 | 二级 | 三级 | |
分户墙及楼板 | ≥50 | ≥45 | ≥40 |
楼板部位 | 计权标准化撞击声压级(dB) | ||
一级 | 二级 | 三级 | |
分户层间楼板 | ≤65 | ≤75 |
注:当确有困难时,可允许三级楼板计权标准化撞击声压级小于等于85dB,但在楼板构造上应预留改善的可能条件。